JP2802171B2

JP2802171B2 - センサに対してプレロードされる圧力容器

Info

Publication number: JP2802171B2
Application number: JP8510233A
Authority: JP
Inventors: スティーヴンエイマーティン; ロバートディーバターフィールド; チャールズイークレメンス
Original assignee: アイヴァックホールディングスインコーポレイテッド
Priority date: 1994-09-12
Filing date: 1995-09-08
Publication date: 1998-09-24
Anticipated expiration: 2015-09-08
Also published as: DE69531454T2; EP0781402B1; CA2199632C; ES2110933T3; PT781402E; ATE246801T1; DE69531454D1; ES2110933T1; JPH10502455A; CA2199632A1; GR970300057T1; EP0781402A4; EP0781402A1; DK0781402T3; DE781402T1; US5563347A; WO1996008704A1

Description

【発明の詳細な説明】発明の背景本発明は一般に、流体送出システムに関し、より詳細
には、圧力センサへの圧力伝達のための接触面に関す
る。

多くの流体送出システムにおいては、患者に流体を送
出するのに使用される導管内の圧力を監視するのが望ま
しい。多くの理由のため、流体ラインの圧力を監視する
のがよい。種々の医療用及び工業用の用途では、正確な
量の流体を所定速度で送出するのが重要である。このよ
うな場合には、正確な量の流体を適当な速度で送出する
のを確保するため、流体ラインの圧力が監視される。同
様に、特定の速度で流体を送出するプロセスの精度も重
要となることがある。また、安全上の理由のため、圧力
を特定の範囲内に維持することが重要となるかもしれな
い。

特定の流体ライン圧力が予想されるが実際の圧力が予
想値から変動する場合には、流体ラインに閉塞や他の課
題が存在することがある。流体ライン圧力を監視し予期
しない圧力変動を監視することによって、オペレータ
は、閉塞を除去したり流体ラインに存在する他の課題を
取り除いたりするのに必要な処置を取ることができる。

伝統的な流体送出システムは、非経口流体を患者に導
入するのに使用される普通の円筒形チューブから直かに
圧力測定を行っている。このようなチューブの製造誤差
や濫用の結果形状が変化しているチューブの変形の可能
性のため、一般に、流体ライン圧力と検知要素との間に
最適な接触面がない。接触面が不良の結果、圧力の読み
の精度が減少する。

さらに、製造の際の注入ポンプにおける圧力センサの
位置決めは、標準的な製造手順及び公差のため、変動す
ることがある。使用時にセンサに対してチューブが最適
に位置決めされないことがあるので、器具でのセンサ位
置のこのような変動により、精度が減少することもあ
る。最適な接触面を得るため、このような製造公差を補
整するシステムを提供することが望ましい。

さらに、このような伝統的なシステムはしばしば、導
管が受ける負圧の全範囲を検知することができるように
十分な力で導管が圧力センサに負荷を及ぼされている場
合にプレロードの特徴を欠いている。このようなプレロ
ードは圧力伝達要素に大きな応力を加え、圧力伝達要素
における応力の均一性を減少させることがある。このよ
うなプレロード状態における接触面の最適化も望まれて
いる。

圧力をセンサに伝達するのに使用される別のシステム
は、普通のチューブに組み込まれた剛な要素に含まれた
ダイヤフラムである。注入導管の圧力レベルは、比較的
高いレベルに達することがあり、ダイヤフラムは、この
ような圧力により破裂しないように変形しなければなら
ない。圧力センサと接触させると、センサは、ダイヤフ
ラムに対して支持体となり、かくして破裂の可能性を減
少させる。しかしながら、ダイヤフラムがセンサと接触
していない無負荷状態、即ち“自由な”状態が発生する
場合がある。ダイヤフラムは、大きな内部圧力を受ける
とき、破裂の可能性が増大する。

ダイヤフラムの厚さ又は剛性が増加すると、自由形体
におけく破裂の可能性が減少するが、内部圧力に対する
感度も減少して圧力の読みの精度が悪くなる。正確な圧
力の読みが得られるように、内部特性をセンサによって
低下させることなしにダイヤフラムの耐破裂性を増大さ
せるのが望ましい。

したがって、圧力による応力を面に均一に分布させる
ように最適化された形状を備えた圧力伝達要素と、検知
要素を備えた最適接触面と、検知要素との接続時の最適
なプレロード変形とを有する流体送出システムに使用さ
れるセグメントに対する必要性がある。また、破裂した
り膨張したりせずに比較的大きな内部圧力を受け入れる
ことができ、かつ、内部圧力をセンサに正確に伝達する
ことができる圧力伝達要素に対する必要性がある。本発
明は、これらの要求を充足している。

発明の概要簡単かつ一般的に言えば、本発明は、流体送出システ
ムと協同する流体の流れのための流体圧送セグメントの
新規かつ改良された圧力伝達要素を提供する。圧送セグ
メントは、検知要素との接触面を最適にするように形作
られたドーム形圧力容器を有しており、この圧力容器
は、接触面わたって圧力を均一に分布させ、検知要素と
の接続時に最適なプレロード変形を容易にし、ドーム形
圧力要素／センサ接触面で負の内部圧力を検知して相互
作用させ、製造誤差によって生ずるプレロード変形の変
動の影響からドームの中央領域を隔離する。

エラストマー膜を有する流体圧送セグメントでは、中
空のクラウン部分と、クラウンの底部から遠去かる方へ
延びた膜周囲部分とを有する圧力容器が形成される。ク
ラウンの頂部は、円筒形の側壁の頂部によって構成され
た外側リム領域と、側壁の頂端を閉鎖する可撓性の中央
ドームとを有している。外側リム領域は、外部因子が中
央ドーム領域の応力に影響を及ぼさないようにする堅い
離隔リングとして役立つ。膜周囲領域は、拘束剛性を提
供し、中央ドーム領域を平らにし、外側リムを検知要素
に向けて適当にプレロードを加える平らなワッシャスプ
リングとして機能する。

側方方向において容器を拘束する側方拘束体が含まれ
る。或る観点では、側方拘束体は、膜周囲部分を拘束す
る不動構造体に形成される。別の観点では、側方拘束体
は、ドームの円筒形側壁のまわりに配置される。

本発明は又、応力を面に均一に分布させるようにドー
ムの頂部領域の形状を最適にするための方法と、負圧を
含む予想されるあらゆる内部流体圧力条件に対して適当
な接触面が存在するように圧力容器のプレロード変形を
最適にする方法とを有する。簡単に言えば、頂部形状を
最適にするための方法は、最初の頂部形状を得て、リム
と中央ドーム領域にそれぞれ均一な応力を加えることを
含む。加えられた均一な応力に応答して初期の中央ドー
ム領域の形状が実質的に平らにされるとき、初期形状
は、最適であるとみなされる。何故ならば、圧力センサ
に加えられ実質的に平らにされたとき、その形状が圧力
センサに均一な応力を提供し、したがって流体圧力情報
のより正確な情報を提供するからである。別の観点で
は、均一な応力を生ずるこの形状は、製造誤差によって
生ずるセンサ又は容器の位置決め誤差に対する許容度を
増大させる。設計位置外に位置決めしたとしても、中央
ドーム領域の形状による応力の均一性のため、両者の間
には正確な応力情報が伝えられる。

プレロード変形を最適にする方法については、一般
に、内部圧力がゼロの条件の下でリムと中央ドーム領域
の初期プレロード変形を選定することを含む。次いで、
初期プレロード変形に対して、リムと中央ドーム領域に
存在する応力を決定する。次いで、あらゆる内部応力に
対するリムと中央ドーム領域の圧力と初期プレロード圧
力に対するリムと中央ドーム領域の圧力との関係を表す
式を作る。最後に、負圧を含む最悪の内部圧力に対して
リムと中央ドーム領域の圧力が十分かどうかチェック
し、十分であると思われる場合には、リムと中央ドーム
領域の初期プレロード変形が最適であるとみなす。

本発明のこれらの及び他の特徴と利点は、添付図面に
関連して以下の詳細な説明を読むことにより明白になる
であろう。

図面の簡単な説明第１図は、本発明の好ましい実施例の斜視図であっ
て、圧送セグメントの上側を示したものである。

第２図は、第１図の圧送セグメントの拡大図であっ
て、ベース、膜、カバー、及びスライダを下側の斜視方
向から示したものである。

第３図は、第１図の圧送セグメントの部分組立図であ
って、その下側とセグメントから遠位のスライダを示し
たものである。

第４図は、第１図のスライダのない圧送セグメントを
上側斜視方向から見た拡大図である。

第５図は、第１図の線５−５に沿った拡大横断面図で
ある。

第６図は、第２図の拡大した圧送セグメントのベース
の流体制御部分の拡大概略図である。

第７図は、圧送セグメントの流れ制御部分の拡大概略
図であって、近位位置におけるボールを備えたスライダ
を示したものである。

第８図は、第１図の圧送セグメントの部分横断面側面
図である。

第９図は、第７図の横断面図の拡大概略図である。

第10図は、圧送セグメントの空気放出部分の部分横断
面図である。

第11図は、第10図の空気放出装置の平面図である。

第12図は、第１図の圧送セグメントの斜視図であっ
て、注入システム内に配置された状態を示したものであ
る。

第13図は、第12図の拡大概略図であって、圧送セグメ
ントと注入システムの対応する部分を示したものであ
る。

第14図は、第１図の線14−14に沿った拡大横断面図で
ある。

第15図は、第14図の横断面図であって、圧力センサに
連結された圧送セグメントを示したものである。

第16図は、第14図および第15図の圧送セグメントの圧
力容器部分の概略横断面図であって、圧送セグメントに
付加される圧力を示したものである。

第17図は、第５図に示した膜と溝とともに使用される
圧送機構蠕動フィンガの側面図である。

好ましい実施例の詳細な説明限定としてではなく例示として提供されている図面に
示されるように、本発明は、単一の装置で、圧送システ
ムにおける流体の有効かつ正確な圧送を容易にし、流体
の流れを制御し、流体圧力を検知するための効果的な接
触面を提供する圧送セグメントに具体化されている。

次に図面、とりわけ第１図を参照すると、圧送セグメ
ント10が示されている。圧送セグメント10は、一般的に
は、リザーバから送出箇所への流体の移送を制御するよ
うに機能する（第10図に示される）圧送システムに取り
外し可能に取付けられるようになった装置である。圧送
システムは、リザーバから普通のチューブを介して圧送
セグメント10の近位端15に流体を送出する。流体、圧送
セグメント10を通過し、圧送セグメント10の遠位端17か
ら出て行く。流体を圧送セグメント10から送出箇所に向
かって移送する圧送システムの付加的な普通のチューブ
が、遠位端17に取付けられる。

圧送セグメント10は、３つの基本的な構成要素を有し
ている。横断面図である第５図に最も良く示されるよう
に、圧送セグメント10の好ましい実施例は、ベース14と
カバー16との間に挿入されたエラストマー膜12を有して
いる。カバー16は、組み立てるとき、ベース14の高さと
同じか或いはベース14の高さの下方にされる。第５図に
示されるように、カバー16は、ベース14のフランジと同
じ高さにある。一般に、流体が圧送セグメント10を通過
する径路が膜12とベース14とによって構成される。カバ
ー16は一般に、膜12をベース14並びに膜自体に密封状態
に保持するように機能する。膜12、ベース14、及びカバ
ー16の形体は、詳細に後述する。

圧送セグメント10は、３つの異なる機能を果たす。圧
送セグメント10の近位端15の付近に、圧送セグメント10
を通る流体の流量を調節するように機能する構造体があ
る。圧送セグメント10の中間部分13には、圧送セグメン
ト10を通る流体を蠕動圧送すべく圧送システムと協同す
るようになった構造体がある。圧送セグメント10は、遠
位端17の付近に、圧送セグメント10を通る流体の圧力を
検知するように圧送システムと協同するようになった構
造体を有している。

流体の流れ制御は一般に、スライダ18の使用と協同し
て圧送セグメント10で達成される。スライダ18の形態
は、詳細には後述する。カバー16は、圧送セグメント10
の近位端15の付近で、エラストマー膜12に接近する。カ
バー16によって得られる接近によって、スライダ18は、
エラストマー膜12を流路に押し下げるように機能し、こ
れにより流路の横断面積が変化する。スライダ18がベー
ス14に沿って移動すると、スライダ18は、膜12をベース
14に密着させ、かくして可変横断面の溝60以外では流れ
を閉塞させる。種々の程度に流路を変えることによっ
て、スライダ18は、圧送セグメント10を通る流体の流れ
を調整する。

次に、圧送セグメント10を通る流体の蠕動圧送に関し
て、蠕動圧送は主として、圧送セグメント10の膜12とベ
ース14との協同によって容易にされる。カバー16は、圧
送セグメント10の中間部分13のところで、圧送システム
の蠕動圧送機構（図示せず）が作動する膜12への別の接
近を提供する。一般に、蠕動圧送機構は、膜12の隣接す
る部分を流路及びベース14の溝に連続的に交互に押し下
げ、これにより圧送セグメント10を通る流体を前進させ
る。

圧送セグメント10を通る流体の圧力検知は主として、
圧送セグメント10の膜12とカバー16との協同によって容
易にされる。カバー16は、圧送セグメント10の遠位端17
の付近でも、膜12への接近を提供する。この領域では、
膜12は、略中空で且つクラウンをもつ可撓性の閉鎖シリ
ンダに形成され、その一部がドーム形の部分を有してい
る。説明の便宜のため、容器36は、ドーム形圧力容器36
と呼ばれる。容器は、圧送セグメント10を通って流れる
流体に関する圧力情報を伝達するための圧力ダイヤフラ
ムとして作用する。

圧送セグメント10の基本的な機能と構成要素を確認し
たので、圧送セグメント10の構造のより詳細な説明を以
下に行う。まず、圧送セグメント10の全体形体を延べ、
次いで圧送セグメント10の構成要素の全体形体に関する
基本的な説明を行う。しかる後、構成要素の詳細及びそ
の機能、並びに圧送セグメント10が取り外し可能に取付
けられる圧送システムの関連した構造体との協同につい
て、それぞれ触れる。

第１図に示されるような好ましい実施例においては、
圧送セグメント10は、長さ方向軸線111と側方軸線113を
備えた細長い形状を有している。細長い圧送セグメント
10の長さは、幅及び高さよりも大きく、圧送セグメント
10の幅は、高さよりも大きい。

図示される圧送セグメント10の全体長さは、セグメン
ト10を指で掌に押しつけ親指でスライダ18を操作するこ
とができるように、平均的な成人女性の手の幅程度とな
るように擬人化した研究に従って選定した。かくして、
圧送セグメント10の片手による操作が非常に容易になっ
た。

圧送セグメント10の全体的な外側形体は、幅全体が見
えるようにしたとき、一方の端部が切り取られた細長い
楕円形に略等しい。圧送セグメント10の近位端15は、細
長い楕円形の切り取られた部分を有し、遠位端17は、細
長い楕円形の丸みを帯びた端部を含んでいる。

圧送システムの普通のチューブに取付けられるように
なっており、流体の圧送セグメント10の入口を構成する
円筒形のチューブ取付け具44が、近位端15から、細長い
圧送セグメント10の長さ方向軸線111と平行に延びてい
る。同様に、圧送システムの普通のチューブに取付けら
れるようになっており、流体の圧送セグメント10の出口
を構成する別の円筒形のチューブ取付け具45が、遠位端
17から、細長い圧送セグメント10の長さ方向軸線111と
平行に延びている。

ベース14、カバー16、及びスライダ18の全体形体を次
に説明する。圧送セグメント10の拡大図である第２図を
参照すると、ベース14は全体として、上述のように圧送
セグメント10の切り取られた楕円形の全体形体を構成
し、円筒形のチューブ取付け具44、45を有している。ベ
ース14は、底部分34と、底部分34の周囲63に実質的に延
びた側壁19とによって形成されている。側壁19と底部分
34は、ベース14の内部領域42を構成している。ベース14
の底部分17に圧送セグメント10の長さ方向軸線111と平
行に形成された溝21が、流体のチャンネル22（第５図参
照）の下部分を構成している。より詳細には後述する
が、チャンネル22は、取付け具44、45と連通している。

次に、スライダ18のない圧送セグメント10を上方から
見下ろした拡大図である第４図を参照して、カバー16の
全体形体を説明する。カバー16は、全体として（ベース
14に対して）合致する切り取られた楕円形の形体を有
し、略平らな頂部分47と、カバー16内に内部領域52を構
成するため、頂部分47の実質的に周囲65から実質的に直
交方向に延びた側壁49とを備えている。側壁49は、カバ
ー16の近位端50のところで、カバー16の周囲65をたどる
のではなく、カバー16の遠位端51から延びた半円形状の
側壁49を模写する半円形を形成している。それ故、側壁
49は、切り取られていない細長い楕円形の形体を有して
いる。

カバー16の全体形体は、ベース14の全体形体よりも僅
かに小さく、カバー16の内部領域52がベース14の内部領
域42に面した状態でカバー16をベース14内に配置したと
き、カバー16の周囲65と側壁49がベース14の側壁19内に
ぴったりと嵌まるようになっている。さらに、カバー16
の側壁49は、膜12の周囲28に嵌まるようになっている。

膜12の全体形体が、第２図に示されている。膜12の周
囲28は、ベース14の内部領域42とカバーの内部領域52に
密封状態で着座するようになった全体として細長い楕円
形の形体を有している。楕円形の膜12は、丸みを帯びた
近位端24と、丸みを帯びた遠位端25と、中央の平らな領
域23とを有している。近位端24に隣接して、凹部33が設
けられている。図示した実施例では、凹部33は、全体形
状が楕円形であり、膜は、その下側が平らなままである
にもかかわらず、薄い。スライダのボール20は、詳細に
は後述されるように、完全流れ位置において凹部33に嵌
まり込んでいる。この位置での膜材料の量が少ないこと
により、ボールが膜を溝内に押し込んで流量を少なくす
る可能性が減少する。中空で可撓性のドーム形圧力容器
36に対する形体を含む、形体のその他の詳細について
は、より詳細に後述する。

膜は可撓性であり、頭部の高さの変化により、膜を導
管22から離れるように或いは接近するように移動させ、
導管の容量を変化させる。膜の横断距離、幅、及び溝の
深さは、流体リザーバを移動させて水の30インチの圧力
変化を生じさせた場合に圧送セグメントの充填容量の40
％の変化が生ずるよう選定した。或る実施例では、これ
は、2.4μｌの変化で生じた。

また、好ましい実施例では、圧送セグメント10は、ス
ライダ18を有している。スライダ18は、近位端15付近で
圧送セグメント10の一部に嵌まり、圧送システム10の一
部に沿って移動するようになっている。スライダ18の圧
送セグメント10に沿った運動は、長さ方向軸線111と平
行なものである。

第２図に示されるように、スライダ18の実施例の全体
形体は全体として、中空の矩形スリーブに略等しく、ス
ライダが圧送セグメント10に嵌まるので、スライダ18
は、高さよりも大きな幅を有している。さらに、スライ
ダ18の長さは、幅よりも小さく、高さと同程度である。
スライダ18は、ボール20を受け入れるようになってい
る。

次に圧送セグメント10の個々の構成要素の詳細につい
て更に説明する。膜12は、液体射出成形、或いは他の方
法によって製造され、比較的長期間にわたって所望の機
能を有効かつ正確に繰り返し果たすことができるような
強度と弾性を有する、GE製のシリコンGE6030のようなエ
ラストマー材料を含むのがよい。第２図を参照すると、
膜12の上面26が最も良く示されている。上面26は、中央
の平らな領域23を有している。上部側壁29が、上面26の
周囲28全体に延び、膜12の平らな中央領域23から突出し
ている。上部側壁29は、カバー16との第１の密封関係を
形成するように構成されている。圧力ダイヤフラムとし
て機能する可撓性のドーム形圧力容器36は、膜12の遠位
端25に近接して配置され、中央の平らな領域23から突出
している。ドーム形圧力容器36は、円筒形の側壁126を
有し、（第12図に示され、更に後述される）圧力センサ
に向けて予め負荷され圧力センサと直接接触する接触面
を形成するように、膜12の上面26から所定距離延びてい
る。

次に第４図を参照すると、膜12の下面27が示されてい
る。下面27も又、中央の平らな領域23を有している。下
部側壁30が、膜12の周囲28全体に延び中央の平らな領域
23から突出している。下部側壁30は、ベース14と第２の
密封関係を形成するように構成されている。膜12の終端
24、25及び下部側壁30のところに、流体の流れに体する
入口と出口を構成するベース14の関連した構造体に係合
する半円形のアース路が形成されている。膜12の下面27
は又、中空で可撓性のドーム形圧力容器36の下側を形成
するキャビティ37を有している。

再び第２図を参照して、ベース14の詳細について更に
説明する。ベース14の内部42は、カバー16の側壁49及び
膜12の下部側壁30を受け入れ、これらに合致するように
構成された構造体を有している。したがって、ベース14
の内部42には、膜12の楕円形の下部側壁30を受け入れ下
部側壁30を密封するようになった楕円形の膜凹部46が形
成されている。さらに、ベース14の内部には、カバー16
の楕円形の側壁49を受け入れるようになった楕円形のカ
バー凹部48が形成されている。したがって、膜とカバー
の凹部46、48は、ベース14に、膜凹部46がカバー凹部48
の内側にある同心のトラフを形成している。

ベース14の各端40、41に近接した楕円形のカバー凹部
48の端に、ベース14の長さ方向軸線115と平行に位置す
る細長い丸みを帯びた突出部31が形成されている。丸み
を帯びた突出部31は各々、内部ボア67を有しており（図
面では、近い方の突出部31に設けられたボアのみが示さ
れている）、これらは各々、関連したチューブ取付け具
44、45と流体連通し、これによりベース14の内部42との
入口と出口を提供する。さらに、ベース14の遠位端41付
近の溝21には、ベース14の内部42に、気泡放出器64とし
て作用する上方に延びた突出部が形成されている。

出口取付け具45は、圧送セグメント10付近の流体ライ
ンの曲率を小さくするように選定された長さを有してい
る。第12図に示されるように、圧送セグメント10は、ポ
ンプ300に取付けられている。出口取付け具45は、可撓
性の流体ラインチューブ334を有しており、流体ライン
チューブ334は、エアインラインセンサシステム336の方
へ差し向けられ、所定位置に回転するとエアインライン
センサシステムによって捕捉されるようになっている。
出口取付け具45が比較的硬いので、流体チューブ334
は、出口取付け具45との連結箇所から下流の一定箇所ま
で、パッケージングによる捩れが生じない。出口取付け
具の長さは、チューブがエアインラインセンサシステム
の前で甚だしく捩じれることのないように、捩れの箇所
を出来るだけ下流に移動させるように選定される。

第２図および第６図を参照すると、溝21は、ベース14
の近位端40の付近に、流体制御領域59として作動する隆
起部分を有している。所望の最大流量を得るのに適した
可変深さ及び／幅（可変横断面寸法）とゼロ310から所
望の深さ312にわたる横断面積を有する別の溝60が、流
体制御領域59に形成され、ベース14の長さ方向軸線115
と平行に延びている。

ベース14は又、ベース14の側壁19の頂部から実質的に
直交方向にベース14の内部42から遠去かる方へ延びたフ
ランジ62を有している。フランジ62は、遠位端41のまわ
りとベース14の中央部の各々の側に形成され、流体制御
領域59の長さ方向位置から遠い方のベース14の各側の平
行な長さ方向位置のところで終わっている。さらに、矩
形のノッチ63が、ベース14の遠位端41付近のベース14に
沿った平行な長さ方向位置のところで、フランジ62に設
けられている。

第４図に示されるように、上方に延びた小さな外形の
突出部である２つのクリックストップ80が、ベース14の
外部117に形成されている。クリックストップは、ベー
ス14に沿った同じ長さ方向位置のところに側方に間隔を
隔てられ、フランジ62が終わっている箇所の付近に配置
されている。上方に延びた突出部である対応するクリッ
クストップ314もスライダに配置されている（第２
図）。これらのクリックストップ80、314の相互作用
は、スライダ18が所定の位置（この場合には、流れ停止
位置）に到達したことの確実な感覚表示をオペレータに
提供する。可聴音も発生する。

引き続き第４図を参照して、カバー16について詳細に
説明する。カバー16は細長く、近位端50と、遠位端51
と、略凹状の内部52と、略凸状の外部53とを有してい
る。カバー16の側壁49の近位端50と遠位端51のところに
は、略半円形に等しく、ベース14の細長い丸みを帯びた
突出部31を受け入れるようになったカバー凹部54が形成
されている。カバー16の内部52には、膜12の略楕円形の
上部側壁29を受け入れ合致するように構成された楕円形
の膜くぼみ55がある。

好ましい実施例では、カバー16は又、圧送セグメント
10が組み立てられたとき、膜12の種々の位置への接近を
提供する孔を有している。遠位端51の付近のカバー16の
幅の実質的に中央には、円形の孔56が形成されている。
孔56の周囲には、圧送セグメント10の組立ての際、膜の
心出しを助ける突出部152が設けられている。突出部152
は、孔56のまわりに完全に進出し、圧送セグメント10の
組立ての際、膜を孔56内に心出しするように、圧力容器
36の膜の部分と相互作用する。突出部がない場合には、
圧力容器は、製造の際、長さ方向に移動しようとし、組
立て時に、中心から外れて配置されることがある。

カバーの中間部分であってカバーの幅の実質的に中央
には、細長い中間孔57が形成されている。さらに、細長
い流体制御孔58が、カバー16の近位端50付近のカバー16
の中央に設けられている。

次に第２図を参照すると、チャンネル338が、ベース
の圧送部分と圧力容器36の部分との間に形成されてい
る。このチャンネル338は、圧送部分340から圧力検知部
分36への圧送ノイズの伝達を少なくするように選定され
た寸法を有している。図示した実施例では、チャンネル
338の長さは、幅の３倍となるように選定した。これら
の寸法が、圧力容器36に接合されたセンサに到達する圧
送ノイズの量を減少させるのが分かった。

ベースとカバーは、或る実施例では、米国ニュージャ
ージー州マウント・アーリントン、ヴァレー・ロード10
0のサイロ・インダストリーズ社のアクリリックサイロX
T250のようなアクリル系ポリマーで形成した。

次に第２図を参照して、スライダ18について更に詳細
に説明する。上述のように、好ましい実施例では、スラ
イダ18は、ボール20を受け入れるようになっている。或
る実施例では、ボールをステンレス鋼で形成し、スライ
ダを、米国ニュージャージー州パルシパニー、チェリー
ヒルズ・ロード100のBASF社のBASF W2320のようなアセ
タールポリマーで形成した。スライダ18は、全体として
矩形の横断面と片手で操作し易い長さとを有する略中空
の構造体である。スライダ18は、全体として矩形の横断
面を構成する第１の長辺68、第２の長辺69、及び一対の
短辺61を有している。スライダの外部は、使用環境にお
いて（オペレータの衣類のような）ものに捕捉され不注
意に動かされにくいように、尖った縁部がなく平滑に形
成されている。

第１の長辺68の実質的に中央には、溝74が形成されて
いる。溝74の形体は、指のない右手の掌に似ているが、
一方の短辺61に向いた親指を有していたり、手首として
説明される部分を有している右手の掌に似ていてもよ
い。ボール20を受け入れ保持するようになったソケット
71が、第１の長辺68の実質的に中央の溝74内に形成され
ている。ソケット71の直径は、ボール20の直径よりも小
さい。それ故、ボールがソケット71を通して押し込まれ
ると、ソケットは、ボールを膜との間に保持する。さら
に、丸みを帯びた外形の小さな突出部又は耳部82が、ス
ライダ18の短辺61に形成され、スライダ18から実質的に
直交方向にスライダ18の長さ延びている。

第３図に最も良く示されるように、第２の長辺69の中
央部分は、スライダ18の長さに対して一定角度をなして
スライダ18から延びた傾斜突出部79を有している。傾斜
突出部79は、オペレータの親指を受け入れるのに適した
凹状を有している。凹状の傾斜突出部79には、傾斜突出
部79の側方にわたって延びた複数の平行な稜線72が形成
されており、これらの稜線は、オペレータがスライダ11
8を把持するのを助けるように機能する。

第１図、第２図、第３図、第７図および第13図に示さ
れるように、スライダは、ソケットを通してボール20を
組み立てる際、ソケット71とスライダ18が破損するのを
阻止する歪解放ノッチ316を有している。第７図に示さ
れる別の特徴では、ソケット71は、上面にカウンタボア
318を有している。このカウンタボア318は、ボールがそ
の最終位置に到達するまで通過しなければならない材料
が少ないので、ソケットを通るボールの組立を容易にす
る。ボールとカウンタボアとの間の残りのスライダ材料
は、作動の際に加えられる圧力に耐えるのに十分であ
る。

圧送セグメント10の個々の構成要素の詳細について説
明してきたが、それらの相互作用と組立てについて述べ
る。第２図を参照すると、圧送セグメント10を組み立て
るため、膜12は、可撓性のドーム形圧力容器36がベース
14の内部42から遠去かる方に向き、ベース14の気泡放出
器64の上に位置した状態で、ベース14内に置かれてい
る。次いで、カバー16は、カバー16の円形孔56がドーム
形圧力容器に嵌まり且つカバー16の内部52がベース14の
内部42に面するように、ベース14内に置かれる。上述の
ように、突出部152は、膜をカバーに心出しするのを助
ける。

さらに、第３図から分かるように、膜12がベース14と
カバー16との間に挿入されると、スライダ18は、ベース
14とカバー16のまわりに置かれる。スライダ18は、第２
の長辺69がベース14の外部117の上に位置し且つ傾斜突
出部79の最も高い部分が圧送セグメント10の近位端40に
最も接近して位置決めされるように、配向される。最後
に、圧送セグメント10の組立を完成させるため、ボール
20は、ソケット71と膜との間の適所に保持されるよう
に、カウンダボア318とソケット71を通して押し込まれ
る。すると、ボールがスライダと膜との間にあるので、
ボールはスライダが圧送セグメント10の近位端の方へ移
動されるとき、スライダを組み立てられたベース状に保
持する。何故ならば、ボールがカバーの端壁81に遭遇
し、更に動くのが阻止されるからである。

第５図に示されるように、好ましい実施例では、膜12
とベース14は、流体のための密封チャンネル22を形成し
ている。上述のように、ベース14は、ベース14に沿って
長さ方向にベース14の実質的に長さ延びた溝21を有して
いる。圧送セグメント10を組み立てるとき、膜12は、上
部側壁29と下部側壁30がベース14の膜凹部46とカバー16
の膜くぼみ55内にそれぞれ密封的に着座し且つ下面27が
溝21の上に位置し状態で、ベース14とカバー16との間に
置かれる。圧送セグメントがこのように組み立てられる
とき、流体のための空隙が、膜21の下面27とベース14の
溝21との間に密封チャンネル22の形体で存在する。（圧
送セグメント10及びその構成要素の構造に関する一層の
言及が、組み立てられた圧送セグメント10に関するもの
であることに留意すべきである。）チャンネルは、膜縁部の形体および膜縁部を受け入れ
るベースとカバーの形状によって密封される。その形体
のため、自己付勢シールが形成される。次に第５図、第
14図および第15図を参照すると、膜12の縁部28が示され
ている。第14図および第15図には、弛緩形体における膜
12の縁部28が示されている。第５図では、縁部は、ベー
ス14とカバー16との間に作動形状に押し込まれている。
第14図および第15図はカバーおよびベースとともに組み
立てたてられた膜を示しているが、縁部28は、明瞭に図
示するため、圧縮された状態では示されていない。ベー
ス14は、膜12の縁部28に係合するための傾斜面322を備
えた隆起した密封部材320を有している。膜と相互作用
する密封部材320の箇所は、溝21において流体に対する
第１のシールを提供する。流体圧力が第１のシールに打
ち勝つ場合には、流体は、傾斜面322と膜縁部28との間
を移動する。しかしながら、傾斜面322は、圧縮された
縁部28の力を受け入れ、更なる漏れを阻止するＯ−リン
グシールとして作動する。このため、シールは通常、自
己付勢シールと呼ばれる。

次に、組み立てられた圧送セグメント10を通る流路に
ついて説明する。第８図を参照すると、圧送セグメント
10の近位端40のところに形成されたチューブ取付け具44
は、圧送セグメント10への入口を構成している。チュー
ブ取付け具44に入った流体はまず、溝21に形成された流
体制御領域59によって構成されるチャンネル22の部分
と、流体制御領域59の上に位置する膜12の部分に遭遇す
る。次いで流体は、圧送セグメント10の中間部分13を通
って前進する。

次に、スライダ18の圧送セグメント10の他の構成要素
との相互作用について説明する。上述のように、スライ
ダ18は、近位端40付近で圧送セグメント10に沿って長さ
方向に移動するようになっている。いま第９図を参照す
ると、スライダ18の圧送セグメント10の遠位端41の方へ
の長さ方向の移動は、ベース14のフランジ62の終端119
によって制限される。また、スライダ18がフランジ62の
終端119に接近すると、スライダ18は、クリックストッ
プ80、314を係合させ（第２図および第４図）、可聴音
と識別感触を発生させるが、これは、スライダが圧送セ
グメント10の中間、或いは最も遠くの位置に（即ち、圧
送セグメント10の遠位端41の方へ）移動されたことを表
す。

第７図及び第９図に示されるように、スライダ18のボ
ール20は、カバー16の流体調整孔58内を移動するように
なっており、ベース14の流体制御領域59に膜12を密着さ
せ、かくして可変横断面溝60（第６図参照）以外での流
れを阻止するように機能する。流体制御領域59がボール
及びボールによって圧縮された膜の形状と略同じ形状を
有しているので、流体は、可変横断面60以外では流れな
い。かくして、流体制御領域59に沿ったボールの移動に
より、溝の領域が幾分露出されて流れを制御する。この
ような移動は、圧送セグメント10を通る流体の流量を制
御するように機能する。スライダ18が最も遠位位置に置
かれるとき、ボール20は、膜12を溝のない制御部分324
の部分に押し付け、かくして圧送セグメント10を通る流
れを完全に停止させる。スライダ18の遠位方向における
移動を制限するフランジ62の端部119に加えて、スライ
ダ18が流体調整孔58内で移動されると、圧送セグメント
10に沿った近位方向へのスライダ10の長さ方向移動も
又、流体調整孔58の長さ方向に間隔を隔てた壁81、83と
ボール20との係合によって制限されることに留意すべき
である。

別の実施例（図示せず）では、スライダ18は、ボール
20の代わりとなり、膜12をベース14に押し付けるように
機能する構造体を有している。例えば、スライダ18は、
膜12の十分な部分がベースの制御領域59と相互作用して
流れを制御するように、所定幅を有しスライダ18の第１
の側の下側から所定距離延びた突出部を具体化すること
を意図している。

第８図、第10図および第11図に示されるように、流体
は、ベース14から突出した気泡放出決64に形成されたチ
ャンネル22と膜12に形成されたドーム形圧力容器36の部
分である小流路120に遭遇する。ドーム形圧力容器36
は、導管の流体を受け入れるが流体の直接流路とはなら
ないように取付けられている。したがって、導管内の気
泡が、これらを洗い流す流れの欠如のため、圧力容器内
に集められる。気泡放出システムは、圧力容器36を通っ
て前進し圧力容器に入った気泡を洗い流すように、導管
を通る流体の流れを向け直す。一般的に言えば、気泡放
出器64は、圧力容器36の内部と協同して、デッドスペー
スを除去し、かつ、小流路を通る流体における気泡の発
生を阻止する。かくして、圧力検知容器内での圧縮気泡
の堆積が阻止され、精度が改良される。空気が圧縮性で
あるので、気泡を含む容器から得られる圧力の読みの精
度が影響を受けるかもしれない。流体は小流路120を通
過し、次いでベース14の遠位端41に形成されたチューブ
取付け具45を通って圧送セグメント10を出て行く。

ベーン64が、導管から容器への流体の流れを案内する
ため、容器36の下方の導管内に位置決めされているの
で、容器は、導管を通る流体の流路に直接位置してい
る。向け直された流体は、堆積した気泡を含む容器を洗
う。ベーンは、導管から向け直された流体が容器のあら
ゆる部分に達して気泡を除去するように、形作られてい
る。図示した実施例では、ベーン64は、縁部が丸みを帯
びた砂時計の外観を有している。この形状がベーン64の
ところで流れる流体を容器の内部37に上方に差し向け、
ベーンの遠位端を流れ下り出口取付け具45から流出する
前に容器の全ての部分に到達することが分かった。

図示した実施例では、ベーンは、導管に対して直角に
配置されており、ベーンを横切り容器36の内部37を通る
流路が略一定の横断面積を有するように高さに応じて変
動する寸法を有している。高さは、圧力センサへの標準
的なプレロード据付けの際にドーム36が内方に変形され
るとき、小流路120を通る略一定の横断面の流れ領域と
なるように選定される。このような変形が第15図に示さ
れており、以下に詳述する。

第10図に最も良く示されるように、気泡放出器のベー
ン64は、容器36の中心軸線と整列している。さらに、ベ
ーン64は、均一な流れ通過領域120を維持しつつ、漸進
的で非突発的な流体の流れ遷移を提供するように形作ら
れている。流れ領域の遷移は、流体の流れ方向を横切っ
て約90゜にわたって延びた実質的に平滑な湾曲面によっ
て構成される。湾曲の角度を平滑にし且つ漸進的で非突
発的な繊維を提供するために、フィレットが加えられ
る。漸進的な遷移が提供され、より制御された流れとな
り、発生する乱れの量を減少させる。

特に第11図を参照すると、ベーン64は、導管22の幅を
完全に跨いではおらず、ベーンのまわりには僅かな流れ
が発生する。しかしながら、十分な量の流れが容器の内
部37に上方に差し向けられ、気泡を洗い流す。

好ましい実施例では、気泡放出器64は、圧送セグメン
トのベース14と同じ材料で一体部分として形成されてい
る。しかしながら、他の材料や製造方法を使用してもよ
いことを当業者は認識するであろう。

次に第14図を参照すると、膜12のドーム形圧力容器36
とカバー16の協同に関して注意が向けられている。圧送
セグメント10の好ましい実施例では、カバー16は、側方
拘束体として機能する構造体150を有している。側方拘
束体150は、圧力容器36内に内部圧力が存在し圧力容器3
6がセンサに接続されていないとき、ドーム形圧力容器3
6を取り囲み支持する。

圧力センサに接続されているとき、センサは、極めて
高圧の流体圧力に耐える能力を提供する圧力ドームに対
する実質的な構造支持体となる。しかしながら、圧送セ
グメントがポンプから外されているとき、圧力ドーム
は、センサの構造支持体を有しない。この“自由な”状
態でのドームは、ドーム全体の内部圧力の負荷を支持し
なければならない。ドームは、構造一体性を維持しなけ
ればならず、これらの条件の下で膨らんだり破裂したり
してはならない。

ドームの側壁領域の側方移動を制限しさえすれば、高
圧下におけるドーム領域全体の著しい耐膨張性と耐破裂
性が得られることが分かった。ドームの側壁とカバーの
側方拘束体との間に一定の隙間を提供することによっ
て、ドームの側壁領域の側方変形が、通常の流体圧力に
応答して阻止されないが、高圧を受けるときに破裂しな
いように阻止される。かくして、圧力検知の線形性能
は、通常の作動範囲における流体圧力によって影響を受
けない。

実質的に、側方拘束体150は、第２図に示されるドー
ム形圧力容器36を取り囲む円形孔56を形成するカバー16
の部分を有している。例えば12ミルの側方隙間151が、
（第11図に横断面が示されている）ドーム形容器36の円
筒形側壁126と側方拘束体150との間に存在する。また、
側方拘束体150は、側方拘束体150から延びベース14の内
部42の方へ差し向けられた突出部152を有している。側
方拘束体の突出部152は又、圧力容器36を取り囲んでい
る。突出部152の端部には、45゜の面取り部が形成され
ており、この面取り部は、突出部152の端部から遠去か
る方へ延び、ドーム形圧力容器36を支持するのを助け
る。面取り部は、側方拘束体150による圧力容器の通常
作動での干渉を回避するが、側方拘束体として使用する
十分な量の材料を提供し続ける。

使用に際して、第12図に示されるように、圧送セグメ
ント10は、圧送セグメント10を通る流体を蠕動的に圧送
し並びに流体の流れを制御し流体ラインの圧力を測定す
るように作動する蠕動圧送システム300の細長い収容キ
ャビティ199内に配置される。圧送セグメント10の可変
外側形状は、圧送セグメントの適当な負荷を助ける。一
端が丸みを帯び他端が平らであるので、圧送セグメント
は一方の配向のみに据付けることができる。さらに、第
13図に最も良く示されるように、圧送セグメント10のフ
ランジ62の矩形のノッチ63は、収容キャビティ199の側
方ラブ263と協同する。側方タブ263は、矩形のノッチ63
と合致するようになった形体を有しており、圧送セグメ
ント10が収容キャビティ199に適当に配置されるのを確
保する。

圧送セグメント10は又、収容キャビティに適当に取付
けるのを助けるための平坦部を有している。近位平坦部
326が、整列を助けるため、キャビティの肩部328と合致
している。遠位平坦部330も又、キャビティ199の遠位肩
部332と合致している。これらの平坦部／肩部は、圧送
セグメント10をキャビティ199内に挿入することができ
る距離を制御する。

さらに、丸みを帯びた切欠き282が同様に、第13図で
はスライダ18が完全流れ位置で示されているがスライダ
18が流れ停止位置にある状態で圧送セグメント10が圧送
システム300に配置されるのを保証するため、圧送セグ
メント10のスライダ18から延びた耳部82と協同し係合す
る。かくして、スライダ18は、圧送セグメント10が収容
キャビティ199に置かれる前に最も遠位位置、即ち流れ
停止位置に移動しなければならない。何故ならば、耳部
82が丸みを帯びた切欠き82内に受け入れられるのは、こ
の位置においてのみだからである。スライダ18が流れ停
止位置にあると、蠕動圧送システム300の細長い収容キ
ャビティ199に含まれる回転可能な円形プレート274から
直交方向に延びた１以上の圧送／スライダ突出部220
が、スライダ18に形成された溝74内に位置決めされる。
回転可能な円形プレート274に機械的に連結されている
蠕動圧送システム300のラッチアーム259が、圧送セグメ
ント10を圧送システム300に保持するように閉鎖され
る。ラッチアーム259が閉鎖されると、回転可能な円形
プレート274は回転し、回転可能な円形プレート274から
溝74に運動が伝達され、スライダ18は圧送セグメント10
に沿って最も近位位置に移動させる。圧送セグメントが
ポンプに据え付けられ、１以上の蠕動フィンガが流路を
遮る場合を除いて、この位置で最大流れが可能になる。
スライダが近位位置に移動されると、耳部82は、キャビ
ティ199の各々の側に置かれた出張り334の下に移動す
る。出張り334は、スライダを流れ停止位置に移動させ
なければ取り外すことができないように、スライダ18、
従って圧送セグメントをキャビティ199に保持する。

圧送セグメント10が蠕動圧送システム300内に位置決
めされると、細長い収容キャビティ199から実質的に直
交方向に突出した蠕動圧送フィンガ230は、カバー16に
形成された中間孔57内及び溝21の上に位置する膜12の中
央の平らな領域23の上で作動する。蠕動圧送フィンガ23
0は、膜12に対して直交方向に系統的に昇降し、膜12の
隣接する部分を溝21に押付け、これにより圧送セグメン
ト10を通して流体を圧送する。

圧送セグメント10が蠕動圧送システム300に配置され
たとき、圧力検知も行われる。圧力検知を行うために、
ドーム形圧力容器36は、圧送セグメント10を通って流れ
る流体によって作り出される圧力を検知するための接触
面を形成するため、細長い収容キャビティ199内に取付
けられたセンサ200の感圧領域と連続的かつ直接的に接
触される。

第15図に示されるように、好ましい実施例では、圧力
容器36は、流体圧力の読みが容器36の内部37を通って流
れる流体から得られるように、実質的に平らなセンサ20
0に接続される。圧力容器36の構造形体は、詳細には後
述されるように、センサ200との最適な接触面を確保す
るように選定される。一般に、圧力容器36の最適な初期
頂部外形は、新規な方法を利用することによって得られ
る。さらに、センサ／ドームのプレロード変位を最適に
するため、別の新規な方法が使用される。最適に形作ら
れた圧力容器36を最適なプレロード変位でセンサの感圧
領域にプレロードを加えることによって、センサ200と
の適当な接触応力が確保され、これにより圧送セグメン
ト10に負圧が存在する場合でさえも、容器36からセンサ
への圧力連通を確保する。

再び第14図を参照して、ドーム形圧力容器36の形体に
関して詳細に説明する。好ましい実施例では、ドーム形
圧力容器36は、クラウン122と、クラウン122を膜12の周
囲28と平らな部分に連結する膜周囲領域124とを有して
いる。クラウン122は、膜の平らな部分から実質的に直
交方向に延び外側リム領域128を構成する円筒形の側壁1
26を有している。外側リム領域128は、円筒形の側壁126
の頂部によって構成され、円形の形状を有している。中
央ドーム領域130が、クラウン122を完成させている。中
央ドーム領域130は、容器36のキャップ、即ち円筒形の
側壁126の一端を閉鎖する部分である。側壁126との連結
により、中央ドーム領域130は、膜12の平らな部分から
更に遠去かる方へ延びドーム状の形状を形成する、弧状
の表面輪郭を有している。

膜周囲領域124は、膜の遠位端25に形成された上部お
よび下部側壁29、30への遷移、並びに、膜の近位端26の
方へ延びた中央の平らな領域23（第14図では図示せず）
への遷移を提供するため、側壁126から遠去かる方へ延
びた膜12の湾曲部分である。膜周囲領域124は、平らな
ワッシャスプリングとして機能する。膜周囲領域124
は、中央ドーム領域130を平らにしリム領域128をセンサ
200に向けてプレロードを加えつつ、弾性剛性を提供す
る。

許容圧力伝達特性を提供するようにクラウンの高さ、
厚さ、及び弾性係数を選定することも意図される。同様
に、側壁126の厚さ、弾性係数、並びに、膜周囲領域124
の弾性係数は、このような特性を考慮しつつ選定され
る。特に、膜周囲領域124の物理特性は、負のIV流体圧
力の条件の下でドーム／センサの離昇を阻止するように
選定される。さらに、中央ドーム領域130の直径は、圧
力センサ200の検知部分231の最大寸法の直径の２倍以上
であり、これによりセンサの精度に関する側方位置の誤
差の影響を最小にする。

好ましい実施例では、クラウン122と中央のドーム領
域130の壁厚は、0.033〜0.035インチである。側壁126の
外側からクラウンを通って延びた長さ方向軸線までのク
ラウンの部分の半径は、0.107〜0.109インチである。膜
周囲領域124が上部側壁29に出合う箇所からの円筒形の
側壁126の高さは、0.105〜0.107インチである。円筒形
の側壁126に出合う膜周囲領域124の上側26の曲率半径は
約0.032インチであり、下側側壁27の曲率半径は約0.072
インチである。したがって、膜周囲領域124の壁厚は、
0.038〜0.040インチから約0.065インチまで増加する。
中央ドーム領域130は、外側リム領域128の上方の0.011
〜0.013インチの高さまで徐々に傾斜している。半径位
置と外側リム領域128の上方の高さに関する好ましい中
央ドーム領域130の外形について、以下に要約する。

半径（インチ）高さ（インチ） 0.0000 0.01200 0.0024 0.011979 0.0048 0.011952 0.0072 0.011883 0.0096 0.011801 0.0120 0.011683 0.0144 0.01155 0.0168 0.011376 0.0192 0.011175 0.0216 0.010961 0.0240 0.010715 0.0264 0.010448 0.0288 0.010151 0.0312 0.009835 0.0336 0.009487 0.0360 0.009133 0.0384 0.008761 0.0408 0.008351 0.0432 0.007919 0.0456 0.007483 0.0480 0.007028 0.0504 0.006543 0.0528 0.006053 0.0552 0.005556 0.0576 0.005078 0.0600 0.004606 0.0624 0.004188 0.0648 0.003769 0.0672 0.003489 0.0696 0.003274 0.0720 0.0003076 0.0744 0.002875 0.0768 0.002631 0.0792 0.002363 0.0816 0.002103 0.0840 0.001882 0.0864 0.001697 0.0888 0.001419 0.0912 0.001293 0.0936 0.001125 0.0960 0.000952 0.0984 0.000789 0.1008 0.000613 0.1032 0.000352 0.1056 0.000133 0.1080 0.0 ドーム形圧力容器36は、センサ面との連結時に、比較
的均一な中央のドーム領域の接触応力の分布により、所
定の内部流体圧力に対してセンサ200とドーム130とが接
触するように、分離した初期頂面外形を有している。均
一な接触応力分布に近づけることによって、ドーム130
からセンサ200への流体圧力情報のより正確な伝達が行
われる。何故ならば、ドーム部分130全体が同じ情報を
もつセンサ200を備えているからである。この特徴は、
種々の整合誤差を補整する。たとえば、ポンプの製造の
際、圧力センサがその設計位置からずれた位置に取付け
られた場合には、正確に機能する圧力検知システムの可
能性は、容器によって提供される均一な接触応力分布の
ため、増大する。同様に、圧力容器が設計位置からずれ
た位置で圧力センサに取付けられたとしても、容器のド
ーム形の外形によって提供される均一な接触応力分布の
ため、依然として正確に機能するかもしれない。

適当な初期外形を決定するために、上記表で示される
好ましい実施例では、最適な頂部外形をもつドーム形圧
力容器36を提供するための新規な方法が使用される。以
下、この方法について説明する。

最適な頂部外形を決定するため（第16図参照）、（矢
印で示される）第１の均一な接触応力P_r134と（矢印で
示される）第２の均一な接触応力P_c136が、リム領域128
と中央ドーム130にそれぞれ加えられる。均一な接触応
力P_r134とP_c136は、センサ200との連結時にドーム形圧
力容器36に加えられる力をシミュレートしている。接触
応力P_r134とP_c136は、リム128と中央ドーム領域130の剛
性が相違するため、必然的に相違しており、接触応力P_r
134は、リム128の剛性がより大きいため、P_c136よりも
実質的に大きい。さらに、センサ200を均一な応力分布
で接触させるのが望ましいので、応力、特に中央ドーム
応力P_c136については均一であることが重要である。十
分な応力を付加した時、或いはセンサ200との連結時
に、ドーム形圧力容器36の頂部分は、センサ面に向けて
実質的に平らにされる。不規則な形状の面を平らにする
ように、変形可能な不規則な形状の面を平らなセンサ面
に単に接続しても、必ずしも、変形可能な不規則な形状
の面に均一な応力分布は得られない。このような形状の
面は、平らな面にわたって種々の応力分布の領域を有し
ている。何故ならば、このような形状の面が、面の異な
る領域を平らにするため種々の応力を必要とするからで
ある。さらに、直交方向に突出している側壁によって支
持されている平らな面を平らなセンサ面に接続すると、
側壁付近の平らな面の部分が、平らな面の中央部分とは
異なる分布応力を有することがある。したがって、ドー
ム形圧力容器36の初期頂部面の外形を最適にする方法
は、圧力情報をセンサに伝達する優れた手段を備えた圧
送セグメント10を提供することとなる。

最適な頂部外形を形成するため、（第16図において連
結箇所で示されている）初期外形ｈ（d_c,d_r）140が選定
され、（第16図において矢印で示されている）d_c142とd
_r144は、ドームの中央130とドームのリム128の変位座標
をそれぞれ表している。この方法では、ｙ（d_c,d_r）141
は、均一な応力P_r134とP_c136の付加に対するｈ（d_c,
d_r）140の絶対変位応答を表している。ｙ（d_c,d_r）141
とｈ（d_c,d_r）140との関係を理解するため、概念的にｈ
（d_c,d_r）140を直線として再プロットし、d_c142とd_r144
は両方ともゼロし、変位座量d_c142とd_r144の変化の表現
として視覚化された変位応答ｙ（d_c,d_r）141を応力に加
える。加えられた応力に応答して、初期外形ｈ（d_c,
d_r）140は、中央ドーム領域130が実質的に平らになるよ
うに、相対変位応答ｙ（d_c,d_r）652と等しいことが望ま
しい。均一な応力P_r134、P_c136に対する（第16図におい
て矢印で示されている）頂部分の相対的に応答ｙ（d_c,d
_r）141を観察した後、修正した外形ｈ（d_c,d_r）′を決
定する必要があるかもしれない。すなわち、修正した初
期外形ｈ（d_c,d_r）′は、ｙ（d_c,d_r）141が付加された
均一な応力P_r134、P_c136に対する圧力容器の頂部分の所
望の相対応答ではない場合に、必要となるかもしれな
い。ｈ（d_c,d_r）140、或いはｈ（d_c,d_r）140のより正確
に修正した推定値ｈ（d_c,d_r）′がｙ（d_c,d_r）652と等
しいと、圧力容器36の頂部分の最適な外形が得られる。

センサ200への接続時に、或いは均一な接触応力P_r13
4、P_c136の付加により、最適に形作られた頂部分は、中
央ドーム領域130を平らにする程に変位する（第15図参
照）。さらに、膜周囲領域124は、平らなワッシャスプ
リングとして作動する際に、リム領域128の変位に相当
する量変位し、これによりリム領域128に加えられた力
を吸収し、側壁126を実質的に真っ直ぐにする。一般的
に言えば、最適に形作られたドーム形圧力容器36におい
ては、中央ドーム領域130が均一な応力に応答して十分
に平らである場合には、中央ドーム領域130にわたって
比較的均一な応力分布が存在する。したがって、接続
時、ドーム130は、均一で正確な圧力をセンサ200の検知
部分131に伝達する。

精度を増大させるため、圧力容器とセンサとの接触応
力が圧力容器の内部圧力の設計範囲全体にわたって線形
となるように、圧力センサと接触する圧力容器を提供す
るのが望ましい。本発明は又、センサ200に接続された
とき（第15図および第16図参照）、リム領域128が中央
のドーム領域を外部条件から隔離し且つ全ての予想され
る機械的公差の偏り及び最悪の負圧条件（即ち、−4ps
i）に対して適当な接触が存在するように、ドーム形圧
力容器36のプレロード変形を最適にする方法を有してい
る。最適なプレロード変形に到達するため、内部圧力が
ゼロの下での最初の普通のプレロード変形が想定され、
予想される最悪の負圧条件に対して、リム及び中央ドー
ム領域128、130とセンサ200との応力が決定される。十
分な正の圧縮応力が計算される場合には、仮定した呼称
プレロード変形は、最適であると見なされる。一方、得
られた応力が十分に正でない場合には、初期呼称変形に
対して新たな仮定を行い、そのようにして得られた応力
を再び十分に監視する。初期呼称変形に対して他の仮定
を得るためには、材料を加え、或いは膜の組成を変える
ことによって、膜の剛性を修正することが必要である。

全ての予想される流体内部圧力に対して最適のプレロ
ード変形を達成するため、内部圧力がゼロの状態でリム
領域130と中央ドーム領域128に対して初期プレロード変
形を選定する。次いで、この初期プレロード変形に対し
て、リム領域と中央ドーム領域に存在する応力を決定す
る。次いで、全ての予想される内部圧力に対して接触応
力P_r134とP_c136との関係、及びゼロの内部圧力P_ro、P_co
および圧力伝達係数C_r、C_cに対しての接触応力の値を表
す式を生成する。最後に、このようにして得られた応力
を十分に検討する。

応力値P_co、P_roは最初に、呼称変形からの僅かな変形
の偏りd_c、d_rに対してゼロ内部圧力の下で中央ドーム領
域130とリム領域128の線形推定を表す以下の式によって
概算される。

P_co＝Ｐ_co,nom＋（dP_co/dd_c）×（d_c−ｄ_co,nom） P_ro＝Ｐ_ro,nom＋（dP_ro/dd_r）×（d_r−ｄ_ro,nom）上記の２式において、内部圧力がゼロの下での仮定初
期呼称プレロード変位ｄ_co,nom、ｄ_ro,nomは既知であ
る。これらは、上述の方法を使用して得られるような最
適初期頂部表面外形を知ることによって、そしてセンサ
200への接続時に最適初期頂部表面外形の変化を仮定し
た程度まで観察することによって、決定される。このよ
うな仮定初期呼称プレロード変位に対して、関連した呼
称中央ドーム及びリム応力Ｐ_co,nom、Ｐ_ro,nomが得られ
る。しかしながら、機械的公差の偏りのため、ドーム形
圧力容器36とセンサ200との実際の接触応力は、呼称値
と等しくならない。上式は、内部圧力がゼロの下でのリ
ム領域の接触応力P_roと中央ドーム領域の接触応力P_coに
生じやすい、呼称値からの僅かな変形の偏りを考慮する
ため、利用される。これは、呼称接触応力値に呼称値か
らの僅かな変形の偏りを加えることによって達成され
る。次いで、予想した偏りを代表する呼称値からの幾つ
かの変形の偏りd_c、d_rに対して、及び中央ドームとリム
の変形の予想した偏りに対する実際の中央ドームとリム
の接触応力の関連した既知の変化dP_co/dd_c、dP_ro/dd_rに
対して、実際の中央ドーム領域の接触応力P_coとリム領
域の接触応力P_roを計算する。dP_co/dd_c、dP_ro/dd_rは、
中央ドームとリム領域130、128の種々の変形に対する内
部応力がゼロの下での中央ドームとリム領域の接触応力
の変化を観察することによって得られる。したがって、
内部応力がゼロの下での実際の接触応力の現実的で良好
な概算値が得られる。

P_coとP_roが推定されると、これらは、次式から予想さ
れる各内部容器圧力P_intに対して接触応力P_r134とP_c136
を計算するのに利用される。

P_c＝P_co＋C_c×P_int P_r＝P_ro＋C_r×P_int このような計算をするためには、有限要素応力解析（例
えば、米国カリファルニア州パロアルトのMARCアナリシ
ス・リサーチ・コーポレーションの有限要素応力解析プ
ログラム）を使用して、所定のプレロード変形に対し
て、応力P_r134、P_c136の付加に対する応力容器36の応答
に基づいて、圧力伝達係数C_c、C_rを推定する。したがっ
て、内部圧力P_inrに対して、P_r134、P_c136を決定するこ
とができる。

十分な正の圧縮接触応力P_r134、P_c136が計算されと
き、即ち、接触応力の付加により、予想される最悪の負
圧の下で中央ドーム領域130がリム領域128によって十分
に隔離されているとき、分析に利用される圧力容器36の
仮定変形は最適になる。さもなければ、ドーム隣接領域
の膜は厚さが増加し（即ち、剛になり）、利用されるプ
レロード変形が大きくなる。このような場合には、応力
P_c、P_rに対して新たな仮定を行って、再び十分に監視し
つつ上述の最適分析を再度実行する。

上述の最適外形および最適プレロード変形法が、圧力
伝達要素の特別の付加と物理特性に依存していることに
留意しなければならない。異なる付加異なる結果を有し
ているが、概説した方法は、圧力伝達要素の性能を最適
にするための手段を提供する。

次に、圧送セグメント10の別の基本的な機能、即ち流
体流れ調整について述べる。簡単に言えば、第13図を参
照すると、圧送セグメント10を通る流量を調整するた
め、圧送セグメント10を圧送システム300から取り外
し、片手でスライダ18を操作しなければならない。ラッ
チアーム259が圧送セグメント10を圧送システム300内に
保持するように閉鎖されるとき、スライダ18は、圧送セ
グメント10を通る流体の流れが最大となる最近位位置に
移動される。さらに、スライダ18は圧送システム300内
に置くため、スライダ18を、最遠位位置、即ち流れ停止
位置に移動させなければならず、その後、ラッチアーム
259が閉鎖されるとき、最大流れ位置に移動させなけれ
ばならない。したがって、スライダ18の位置が、圧送シ
ステム300に向けて保持されているとき最大流れ位置と
なるように拘束されるので、スライダ18を圧送システム
300から取り外し、流れを制御しようとする場合には片
手で操作しなければならない。このような条件の下で、
重力により、リザーバ（図示せず）から流入する流体
が、圧送セグメント10を通過し、圧送セグメント10を通
る流量は、スライダ18によって決定される。

次に第17図を参照すると、圧送セグメント10が備えら
れている状態で使用できる蠕動フィンガ342の形状が示
されている。図示されるように、フィンガ342は、その
遠位端のところに、膜12を圧縮するための複合曲線を有
している。先端が凹状の曲線を含んでいるが、中央部と
縁部344との間のフィンガの先端の部分は凹状の曲線を
含んでいる。フィンガのこのような形状の結果、圧送作
用の際、膜の摩耗が少なくなることが分かった。

以上のことから、本発明が、簡単な設計の圧送セグメ
ント10を提供し、単一の装置で長期間にわたって流体の
有効かつ正確な蠕動圧送を容易にし、あらゆる圧力条件
の下で流体圧力を検知するための効果的な接触面を提供
し、システムの不正確さを最小にしつつ流体の流れの制
御を行うことが認識されるであろう。

本発明の幾つかの特定の形態について説明してきた
が、本発明の精神と範囲から逸脱することなしに種々の
変形をなし得ることは明白である。したがって、本発明
は、請求の範囲による以外は、限定されることを意図し
ていない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者バターフィールドロバートディーアメリカ合衆国カリフォルニア州 92064 ポーウェイポーウェイヴァリーロード 13980 (72)発明者クレメンスチャールズイーアメリカ合衆国カリフォルニア州 92024 エンシニタスヒルトップレーン 1621 (56)参考文献特開平２−55926（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−36928（ＪＰ，Ａ) 米国特許4398542（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01L 7/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】導管と流体連通し、前記導管内に含まれる
流体の圧力をセンサ300に伝達する圧力容器36であっ
て、前記センサ300が、前記圧力容器36を押圧して、所
定のプレロードを生じさせて、前記導管内の流体の減少
させられた圧力および増大させられた圧力の双方を前記
センサ300が検出可能にするセンサ面を有する圧力容器
において、前記圧力容器36が、前記センサ面と接触するように形作
られた中空のクラウン部分122を備え、前記中空のクラ
ウン部分122が、前記導管内に含まれる流体の圧力を受
けるように位置させられるとともに、前記センサ面と接
触する側壁126および閉鎖頂部130を有し、さらに、前記圧力容器36が、前記中空のクラウン部分12
2の側壁126の底部から延びる弾性変形可能な周囲領域12
4を備え、前記中空のクラウン部分122の側壁126が、流
体圧力に応答して、前記クラウン12が前記センサ面に向
かって、前記センサ面から離れるように移動するよう
に、前記クラウン122を吊るしていることを特徴とする
圧力容器。
【請求項２】前記周囲領域124が、前記クラウン122を前
記センサ面に向けて、付勢し、前記所定のプレロードを
生じさせることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の
圧力容器。
【請求項３】前記側壁126のサイズおよび前記周囲領域1
24により与えられる付勢量が、前記導管内の流体の圧力
減少により生成される所定の最大リフト・オフ力を越え
るプレロードを前記センサ面に生じさせるように選択さ
れることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の圧力容
器。
【請求項４】前記周囲領域124が、前記側壁126の前記底
部から、半径方向外方に延びていることを特徴とする請
求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項に記載の圧
力容器。
【請求項５】前記側壁126が円筒状で、前記クラウン122
の前記閉鎖頂部130に垂直に位置させられていることを
特徴とする請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１
項に記載の圧力容器。
【請求項６】前記円筒状側壁126が、前記所定のプレロ
ードが前記センサ面に加わっている間および前記流体の
増大され、減少させられる所定範囲の圧力を受けている
間に、座屈するのを防止するに十分な剛性を有している
ことを特徴とする請求の範囲第５項に記載の圧力容器。
【請求項７】側方拘束体150が、前記クラウン122のまわ
りに設けられ、前記クラウン122の横方向の撓みを制限
するように構成されたことを特徴とする請求の範囲第１
項ないし第６項のいずれか１項に記載の圧力容器。
【請求項８】前記側方拘束体150が、前記クラウン122か
ら、前記クラウン122が前記流体の所定範囲の圧力を受
けている間に、前記クラウン122と前記側方拘束体150が
係合することを防止するが、前記流体の圧力が前記所定
の範囲を越えたときに、前記クラウン122を係合し、支
持するように選択された距離だけ、外方に離間している
ことを特徴とする請求の範囲第７項に記載の圧力容器。
【請求項９】前記側方拘束体150が、その中に、前記ク
ラウン122が位置する開口部56を有する剛な部材を備
え、前記開口部56の側部が前記側壁126の横方向の動き
を制限していることを特徴とする請求の範囲第７項また
は第８項に記載の圧力容器。
【請求項１０】前記中空のクラウン122の前記閉鎖頂部1
30が、前記プレロードを受け、前記所定範囲の流体圧力
を受けた状態で、前記流体圧力により、前記クラウン12
2の前記閉鎖頂部130を横切って、均一な応力分布が生成
され、前記クラウン122の前記閉鎖頂部130のすべての部
分で、実質的に同一の圧力が前記センサ面に伝達される
ように、前記センサ面に対して平らになるように選択さ
れたドーム状の外形を有することを特徴とする請求の範
囲第１項ないし第９項のいずれか１項に記載の圧力容
器。
【請求項１１】前記中空のクラウン122の前記閉鎖頂部1
30が、センサ200の面の２倍の直径を有し、それによ
り、前記クラウンを前記センサ面に取付ける際の前記ク
ラウンの横方向変位が許容されることを特徴とする請求
の範囲第１項ないし第10項のいずれか１項に記載の圧力
容器。